SU1737328A1 - Device for determining metal oxidation - Google Patents

Device for determining metal oxidation Download PDF

Info

Publication number
SU1737328A1
SU1737328A1 SU904853075A SU4853075A SU1737328A1 SU 1737328 A1 SU1737328 A1 SU 1737328A1 SU 904853075 A SU904853075 A SU 904853075A SU 4853075 A SU4853075 A SU 4853075A SU 1737328 A1 SU1737328 A1 SU 1737328A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
metal
oxidation
output
sensor
control unit
Prior art date
Application number
SU904853075A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тлеухан Серикбаевич Намазбаев
Яков Вениаминович Медведев
Владимир Николаевич Финк
Владимир Иванович Богомяков
Юрий Эвальдович Шандер
Юрий Анатольевич Романов
Original Assignee
Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика" filed Critical Особое проектно-конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Черметавтоматика"
Priority to SU904853075A priority Critical patent/SU1737328A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1737328A1 publication Critical patent/SU1737328A1/en

Links

Landscapes

  • Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к контролю параметров металла в сталеплавильном агрегате, и предназначено дл  определени  окисленности металла. Цель - повышение точности определени  окисленности металла. Существо изобретени  заключаетс  в том, что окисленность определ ют средствами вычислительной техники с учетом температуры металла и окружающей среды. Устройство содержит датчик окисленности металла, датчик температуры металла и согласующий блок. Новым в устройстве  вл етс  то, что оно содержит калибратор, датчик температуры окружающей среды, коммутатор, блок контрол  коммутации входных датчиков, микропроцессорный блок управлени  и блок цифропечати. 4 ил., 1 табл. сл СThe invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the control of the parameters of a metal in a steelmaking unit, and is intended to determine the oxidation of a metal. The goal is to improve the accuracy of determining the oxidation of the metal. The essence of the invention is that oxidation is determined by means of computer technology, taking into account the temperature of the metal and the environment. The device includes a metal oxidation sensor, a metal temperature sensor and a matching unit. New in the device is that it contains a calibrator, an ambient temperature sensor, a switch, an input sensor switching control unit, a microprocessor control unit and a digital printing unit. 4 ill., 1 tab. sl C

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к контролю параметров металла в сталеплавильном агрегате.This invention relates to ferrous metallurgy, in particular to the control of the parameters of a metal in a steelmaking unit.

Известно устройство дл  определени A device for determining

окисленности металла, содержащее последовательно соединенные пробницу, измеритель усадки, вычислительный блок и регистрирующий прибор. Получаема  проба имеет форму усеченного конуса с верхним торцом диаметром 32 мм, а нижним - 26 мм, высота пробы 70 мм. При получении закристаллизовавшейс  пробы образуетс  открыта  усадочна  раковина, что позвол ет производить измерение усадки без разрезани  пробы и вы влени  поперечного сечени . Измерение усадки осуществл етс  глубиномером штангенциркул  с точностью до 0,1 мм.metal oxidation, containing series-connected probe, shrinkage gauge, computing unit and recording instrument. The resulting sample has the shape of a truncated cone with an upper end diameter of 32 mm, and the bottom - 26 mm, sample height 70 mm. Upon receipt of the crystallized sample, an open shrinkage shell is formed, which makes it possible to measure shrinkage without cutting the sample and detecting the cross-section. The shrinkage measurement is carried out by a caliper caliper with an accuracy of 0.1 mm.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

В стаканчик-изложницу заливают нераскаленную сталь. Сразу после этого изложницу накрывают картонным стаканчиком с предварительно укрепленным в нем по центру дна алюминиевым прутком или полосой. Через 1,0-1,5 мин картонный стакан снимают . За это врем  алюминиевый пруток (полоса ) расплавл етс  без остатка. Проба затвердевает, ее выбивают из пробницы и охлаждают в воде. Штангенциркулем замер ют величину усадки металла.Non-heated steel is poured into the cup. Immediately after this, the mold is covered with a cardboard cup with an aluminum bar or strip pre-fixed in it in the center of the bottom. After 1.0-1.5 minutes, the cardboard beaker is removed. During this time, the aluminum bar (strip) melts without residue. The sample hardens, it is knocked out of the probe and cooled in water. The caliper of the metal measures the shrinkage of the metal.

В вычислительном блоке осуществл етс  определение окисленности металла по следующей зависимости:In the computing unit, the oxidation of the metal is determined by the following relationship:

,,06, где 0 - окисленность металла, %;,, 06, where 0 - oxidation of the metal,%;

Ус - усадка металла, мм.C - metal shrinkage, mm.

VIVI

ы 1s 1

CJCJ

гоgo

0000

При использовании известного устройства наблюдаетс  низка  точность контрол  окисленности металла в сталеплавильном агрегате ввиду низкой точности определени  величины усадки металла. Кроме того, 5 наблюдаетс  невысока  воспроизводимость результатов.When using the known device, there is a low accuracy of controlling the oxidation of the metal in the steel-smelting unit due to the low accuracy of determining the amount of metal shrinkage. In addition, 5 there is a low reproducibility of the results.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  устройство дл  определени  окисленности 10 металла, содержащее последовательно соединенные датчик окисленности. первый усилитель (согласующий блок), первый функциональный преобразователь и первый пишущий узел с кареткой, содержащий также 15 последовательно соединенные датчик температуры металла, второй усилитель (согласующий блок), второй функциональный преобразователь и второй пишущий узел с кареткой, причем второй выход второго 20 функционального преобразовател  соединен с вторым входом первого функционального преобразовател .The closest in technical essence and the achieved result is a device for determining the oxidation of 10 metal, containing series-connected oxidation sensor. the first amplifier (matching unit), the first functional converter and the first writing unit with a carriage, also containing 15 series-connected metal temperature sensors, the second amplifier (matching unit), the second functional converter and the second writing unit with a carriage, the second output of the second 20 functional converter connected to the second input of the first function converter.

Устройство работает следующим образом .25The device works as follows .25

При погружении датчика температуры в жидкий металл на его выходе по вл етс  термоЭДС, пропорциональна  температуре металла, котора  усиливаетс  и поступает на вход второго функционального преоб- 30 разовател , в котором определ етс  стационарный участок, соответствующий температуре металла. Сигнал, пропорциональный температуре металла, поступает на второй вход первого функционального пре- 35 образовател  и запоминаетс .When a temperature sensor is immersed in a liquid metal, thermoEMF appears at its output, proportional to the temperature of the metal, which is amplified and fed to the input of the second functional transmitter, in which the stationary portion corresponding to the metal temperature is determined. A signal proportional to the temperature of the metal enters the second input of the first functional converter and is memorized.

При погружении датчика окисленности в металл на его выходе по вл етс  ЭДС, кото- ра  усиливаетс  усилителем и поступает на первый вход первого функционального пре- 40 образовател , в котором определ етс  окисленность металла по следующей зависимости:When the oxidation sensor is immersed in the metal, an emf appears at its output, which is amplified by the amplifier and fed to the first input of the first functional converter, in which the oxidation of the metal is determined according to the following relationship:

Ig a0 2,685 10 .087 -Е +5661 Т +273Ig a0 2,685 10 .087 - E +5661 T +273

где а0 - активность кислорода в стали, % по массе;where a0 is the oxygen activity in steel,% by mass;

Е - величина ЭДС, mv;Е - value of emf, mv;

Т - температура металла, °С.T - metal temperature, ° C.

При использовании известного устройства наблюдаетс  низка  точность контрол  окисленности металла, обусловленна  погрешност ми , возникающими ввиду вре- менного дрейфа коэффициента усилени  и смещени  нулевого уровн  входных усилителей , а также вли нием термоЭДС свободных концов термопары на величинуWhen using a known device, a low accuracy of control of metal oxidation is observed, due to errors that occur due to the time drift of the gain and the zero shift of the input amplifiers, as well as the effect of the thermopower of the free thermocouple ends on

0 5 0 0 5 0

5five

0 5 0 5

0 0

5five

00

5 five

измер емого сигнала датчика температуры металла.measured signal of metal temperature sensor.

Так, например, при построении входных усилителей на операционных усилител х типа КР 140 УД20А изменение температуры окружающей среды на 10°С приводит к изменению измер емой величины окисленности на 10-15% относительно показаний устройства при предыдущей температуре окружающей среды (при одной и той же окисленности металла). В известном устройстве в качестве первичного датчика температуры металла использованы термоэлектрические преобразователи, которые основаны на термоэлектрическом эффекте, возникающем в цепи термопары. Градуиро- вочные таблицы дл  стандартных термопар составлены при условии равенства температуры свободных концов 0°Ј и поэтому необходимо вводить поправку.So, for example, when building input amplifiers on operational amplifiers of the KR 140 UD20A type, a change in the ambient temperature by 10 ° C leads to a change in the measured value of oxidation by 10–15% relative to the device readings at the previous ambient temperature (with the same metal oxidation). In the known device, thermoelectric converters are used as the primary metal temperature sensor, which are based on the thermoelectric effect arising in the thermocouple circuit. Calibration tables for standard thermocouples are compiled under the condition that the temperature of the free ends is equal to 0 ° Ј and therefore an amendment must be introduced.

Кроме того, известное устройство не позвол ет автоматически контролировать момент коммутации входных датчиков одноразового применени , а это приводит к тому, чти возможно ложное определение окисленности металла по случайным помехам , возникающим во входных измерительных цеп х при отсутствии коммутации входных датчиков, а также при неисправности последних.In addition, the known device does not automatically control the moment of switching of input sensors of one-time use, and this leads to the fact that it is possible to falsely determine the oxidation of a metal by random interference occurring in the input measuring circuits in the absence of switching of the input sensors, as well as when the latter .

Таким образом, недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность контрол  окисленности металла, обусловленна  вли нием термоЭДС свободных концов термопары на величину измер емого сигнала по каналу от датчика температуры, погрешност ми, возникающими ввиду временного дрейфа коэффициента усилени  и смещени  нулевого уровн  входных усилителей , а также ложным определением окисленности металла вследствие случайных помех, возникающих во входных цеп х первичных датчиков в случае неисправности последних .Thus, a disadvantage of the known device is the low accuracy of control of metal oxidation due to the influence of the thermopower of the free ends of the thermocouple on the value of the measured signal through the channel from the temperature sensor, errors resulting from the time drift of the gain factor and zero offset of the input amplifiers, as well as false determination of the metal oxidation due to random noise occurring in the input circuits of the primary sensors in the event of the latter malfunctioning.

Цель изобретени  - повышение точности контрол  окисленности металла в сталеплавильном агрегате.The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the oxidation of a metal in a steel-smelting unit.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  окисленности металла, содержащее датчик окисленности металла, датчик температуры металла и согласующий блок, введены калибратор, датчик температуры окружающей среды, коммутатор, блок контрол  коммутации входных датчиков, микропроцессорный блок управлени , дисплей и блок цифропе- чати, причем выходы датчика окисленности металла, датчика температуры металла, два выхода калибратора, датчика температуры окружающей среды, а также первый выходThe goal is achieved by the fact that a calibrator, an ambient temperature sensor, a switch, an input sensor switching control unit, a microprocessor control unit, a display unit and a digital control unit are included in the device for detecting metal oxidation, which contains a metal oxidation sensor, a metal temperature sensor and a matching unit. chats, with the outputs of the metal oxidation sensor, a metal temperature sensor, two calibrator outputs, an ambient temperature sensor, and the first output

микропроцессорного блока управлени  подсоединены соответственно к первому - шестому входам коммутатора, первый выход которого через согласующий блок подсоединен к первому входу микропроцессорного блока управлени , к второму входу которого подсоединен второй выход коммутатора через блок контрол  коммутации входных датчиков, выход диспле  подсоединен к третьему входу микропроцессорного блока управлени , второй и третий выходы которого подсоединены соответственно к входам диспле  и блока цифропечати.microprocessor control unit are connected respectively to the first - sixth inputs of the switch, the first output of which is connected to the first input of the microprocessor control unit through the matching unit, to the second input of which the second output of the switch is connected via the switching control unit of the input sensors, the display output is connected to the third input of the microprocessor control unit The second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the display and the digital print unit.

На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема калибратора и коммутатора; на фиг. 3 - схема микропроцессорного блока управлени  и блока цифропечати; на фиг.4 - схема диспле  и блока контрол  коммутации входных датчиков.FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 is a diagram of a calibrator and a switch; in fig. 3 is a diagram of a microprocessor control unit and a digital print unit; figure 4 is a diagram of the display and control unit switching input sensors.

Устройство (фиг.1) содержит датчик 1 окисленности металла, датчик 2 температуры металла, датчик 3 температуры окружающей среды, калибратор 4, коммутатор 5, согласующий блок 6, блок 7 контрол  коммутации входных датчиков, микропроцессорный блок 8 управлени , дисплей 9, блок 10 цифропечати.The device (Fig. 1) contains a metal oxidation sensor 1, a metal temperature sensor 2, an ambient temperature sensor 3, a calibrator 4, a switch 5, a matching unit 6, a switching sensor control unit 7 for input sensors, a microprocessor control unit 8, a display 9, a unit 10 digital print

Датчик 1 окисленности металла может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемого сменного блока типа СВ5.189.000. Датчик 2 температуры металла может быть представлен, например, в виде серийно выпускаемого термоэлектрического преобразовател  11 типа ТПР-2р75 с диапазоном измер емых температур 1300- 1800°С. Датчик 3 температуры окружающей среды может быть представлен, например, в виде серийного термопреобразовател  12 сопротивлени  типа ТСМ-6097 с диапазоном измер емых температур от -50 до 150°С. Калибратор 4 представл ет собой источник опорных напр жений и может быть выполнен, например, на базе операционного усилител  13типа КР 140УД20А; резистором 14 задаетс  ток через стабилитрон 15, при котором обеспечиваетс  минимальный температурный коэффициент напр жени . Стабилитрон 15 поддерживает на инверсном входе операционного усилител  13 напр жение 1 В. Выходное напр жение источника равноSensor 1 of metal oxidation can be represented, for example, in the form of a commercially available replaceable unit of the type CB5.189.000. The metal temperature sensor 2 can be represented, for example, in the form of a commercially available thermoelectric converter 11 of the TPR-2p75 type with a range of measured temperatures of 1300-1800 ° C. The ambient temperature sensor 3 can be represented, for example, in the form of a serial thermal converter 12 of the type TCM-6097 with a range of measured temperatures from -50 to 150 ° C. Calibrator 4 is a source of reference voltages and can be performed, for example, on the basis of an operational amplifier 13 of type KR 140UDDA; the resistor 14 sets the current through the zener diode 15, at which the minimum temperature coefficient of voltage is maintained. The Zener diode 15 maintains a voltage of 1 V at the inverse of the operational amplifier 13. The output voltage of the source is equal to

Uon UcT+UR,Uon UcT + UR,

где UCT - напр жение стабилизации стабилитрона , В;where UCT is the stabilization voltage of the zener diode, V;

UR - напр жение на резисторе делител , В.UR - voltage across the divider resistor, V.

В калибраторе 4 в качестве резисторов 14 и 16 могут быть использованы серийные прецизионные резисторы, например, типа С5-60-0.25.Calibrator 4 can use serial precision resistors as resistors 14 and 16, for example, type C5-60-0.25.

5Коммутатор 5 может быть выполнен, например , в виде релейных переключателей 21-25, каждый из которых может быть выполнен в виде транзисторного ключа 26 и реле 27 (см. фиг, 2).5 The switch 5 can be made, for example, in the form of relay switches 21-25, each of which can be made in the form of a transistor switch 26 and a relay 27 (see FIG. 2).

0 Согласующий блок 6 (фиг. 3) может быть выполнен, например, в виде инструментального усилител , имеющего высокое входное сопротивление и обеспечивающего установку заданного коэффициента усилени .0 The matching unit 6 (FIG. 3) can be implemented, for example, in the form of an instrumental amplifier having a high input impedance and ensuring the setting of a predetermined gain factor.

5Блок 7 контрол  коммутации датчиков5Block 7 sensor switching control

может быть выполнен, например, в виде оп- тронного переключател  92 и резистора 93 (см. фиг. 4).can be performed, for example, in the form of an optical switch 92 and a resistor 93 (see FIG. 4).

Микропроцессорный блок 8 управлени Microprocessor control unit 8

0 (фиг.З ) может быть выполнен, например, в виде посто нного запоминающего устройства 28 емкостью 2 Кбайт, регистра 29. кварцевого резонатора 30, однокристальной микро-ЭВМ 31 типа КМ 1816 ВЕ48, цифроа5 налогового преобразовател  32, регистра 33, большой интегральной схемы последовательного интерфейса 34. компаратора 35. источника 36 опорного напр жени  и дешифратора 37.0 (FIG. 3) can be performed, for example, in the form of a permanent storage device 28 with a capacity of 2 Kbytes, a register 29. a quartz resonator 30, a single-chip microcomputer 31 of the type KM 1816 BE48, a digital-5 tax converter 32, a register 33, a large integral the serial interface circuit 34. the comparator 35. the source 36 of the reference voltage and the decoder 37.

0 Однокристальна  микро-ЭВМ КМ 1816 8Е48 представл ет собой БИС, имеющие в своем составе все характерные части небольшой микро-ЭВМ: арифметическо-логи- ческое устройство, устройство управлени ,0 The single-chip microcomputer KM 1816 8Е48 is an LSI that incorporates all the characteristic parts of a small micro computer: an arithmetic-logical device, a control device,

5 перепрограммируемое ПЗУ программ с ультрафиолетовым стиранием (СППЗУ), ОЗУ данных и программно-управл емые интерфейсные схемы. Габариты однокристальной микро-ЭВМ 38 КМ 1816 ВЕ48: 35,5x5.5x155 reprogrammable ROM of programs with ultraviolet erasure (EPROM), data RAM and software-controlled interface circuits. Dimensions of a single-chip microcomputer 38 KM 1816 BE48: 35,5x5.5x15

0 мм.0 mm.

Дисплей 9 может быть представлен, например , в виде большой интегральной схемы индикации и клавиатуры 38, кнопочных переключателей 39-54, дешифратора 55The display 9 can be represented, for example, in the form of a large integrated display circuit and keyboard 38, pushbutton switches 39-54, decoder 55

5 семисегментного кода, дешифратора 56. семисегментных индикаторов 57-72, транзисторных ключей 73-88, транзистора 89, резисторов 90 и 91, оптронного переключател  92 и резистора 93 (см. фиг. 4).5 of a seven-segment code, a decoder 56. seven-segment indicators 57-72, transistor switches 73-88, transistor 89, resistors 90 and 91, optronic switch 92 and resistor 93 (see Fig. 4).

0 Блок 10 цифропечати (фиг. 3) может быть выполнен, например, в виде микроконтроллера 94, транзисторного буфера 95 и печатающего механизма 96.0 Block 10 digital printing (Fig. 3) can be performed, for example, in the form of a microcontroller 94, transistor buffer 95 and the printing mechanism 96.

Устройство работает следующим обра5 зом.The device works as follows.

После включени  электропитани  в микропроцессорном блоке 8 управлени  начинает выполн тьс  программа инициализации, котора  приводит устройство в исходное состо ние .After turning on the power supply in microprocessor control unit 8, an initialization program starts to be executed, which initializes the device.

В исходном состо нии (см. фиг. 2) транзисторные ключи релейных переключателей 21-25 выключены, и через нормально замкнутые контакты релейного переключател  24 к термоэлектрическому преобразователю 2 через токоограничивающий резистор 93 подаетс  зондирующее напр жение 12 В (см. фиг. 4, бл. 7). Последовательно в эту цепь включен оптронный переключатель 92. Если сменный блок термоэлектрического преобразовател  с датчиком 2 температуры металла не установлен, то ток через оптронный переключатель 92 отсутствует, что приводит к формированию на его выходе сигнала низкого уровн , который поступает в микропроцессорный блок 8 управлени  на вход ТО микропроцессора 31 и переводит устройство в режим ожидани  установки датчика 2 температуры металла. После установки сменного блока термоэлектрического преобразовател  с датчиком 2 температуры металла (см. фиг. 4) цепь +12В - резистор 93 - оптронный переключатель 92 - датчик 2 температуры, металла - (-12В) замыкаетс  через его низкое внутреннее сопротивление , что приводит к по влению на выходе оптронного переключател  92 сигнала высокого уровн  и выводит микропроцессор 31 из состо ни  ожидани , и в устройстве начинает выполн тьс  процедура автоматической калибровки.In the initial state (see Fig. 2), the transistor switches of the relay switches 21-25 are turned off, and through the normally closed contacts of the relay switch 24 to the thermoelectric converter 2, a probing voltage of 12 V is applied through the current-limiting resistor 93 (see Fig. 4, bl .7). Optocoupler 92 is connected in series to this circuit. If a replaceable thermoelectric converter unit with metal temperature sensor 2 is not installed, then there is no current through optocoupler switch 92, which leads to the formation of a low level signal at its output, which is fed to the input control unit 8 THAT microprocessor 31 and puts the device into the standby mode of installation of the sensor 2 metal temperature. After installing a replaceable thermoelectric converter unit with a metal temperature sensor 2 (see Fig. 4), the + 12V circuit - resistor 93 - optocoupler switch 92 - the temperature sensor 2, metal - (-12V) closes through its low internal resistance, which leads to a high level signal at the output of the optocoupler switch 92 and brings the microprocessor 31 out of the idle state, and the automatic calibration procedure starts in the device.

Процедура автоматической калибровки осуществл етс  следующим образом.The automatic calibration procedure is as follows.

По сигналу с выхода микропроцессорного блока 8 управлени  открываетс  транзисторный ключ 26 (см. фиг.2), что приводит к размыканию нормально замкнутых контактов реле 27 и подключению выходных цепей калибратора 4, с выхода которого подаетс  напр жение Ui (величина Ui определ етс  опытным путем, исход  из диапазона выходных напр жений термоэлектрического преобразовател  датчика 2 температуры металла) в течение ,8 с на вход согласующего блока 6 (величина A t определ етс  опытным путем), затем транзисторный ключ 26 закрываетс , что приводит к размыканию выходной цепи Ui калибратора 4, далее по сигналу с выхода микропроцессорного блока 8 управлени  (см. фиг. 3) открываетс  транзисторный ключ релейного переключател  21, что приводит к размыканию его нормально замкнутых контактов и подключению выходных цепей калибратора 4 U2 (величина U2 определ етс  опытным путем, исход  из диапазона выходных напр жений термоэлектрического преобразовател  датчика 2 температуры металла, причем Ui выбираетс  в начале диапазона, a DZThe signal from the output of the microprocessor control unit 8 opens the transistor switch 26 (see Fig. 2), which leads to the opening of the normally closed contacts of the relay 27 and connecting the output circuits of the calibrator 4, the output of which is supplied with the voltage Ui (Ui is determined experimentally , proceeding from the output voltage range of the thermoelectric converter of the metal temperature sensor 2), for 8 seconds to the input of the matching unit 6 (the value of A t is determined experimentally), then the transistor switch 26 is closed, which causes The output circuit Ui of the calibrator 4, then the signal from the output of the microprocessor control unit 8 (see Fig. 3) opens the transistor switch of the relay switch 21, which opens its normally closed contacts and connects the output circuits of the calibrator 4 U2 (the U2 value is determined Experimentally, based on the output voltage range of the thermoelectric converter of the metal temperature sensor 2, Ui being selected at the beginning of the range, a DZ

выбираетс  в конце диапазона выходных напр жений термоэлектрического преобразовател  датчика 2 температуры металла) в течение ,8 с на вход согласующего блока 6 (величина A t определ етс  опытным путем), затем транзисторный ключ релейного переключател  21 закрываетс , что приводит к размыканию выходной цепи U2 калибратора 4 и подключению выхода термоэлектрического преобразовател  датчика 2 температуры металла к выходу согласующего блока 6.is selected at the end of the output voltage range of the thermoelectric converter of the metal temperature sensor 2) for 8 seconds to the input of the matching unit 6 (the value of A t is determined experimentally), then the transistor switch of the relay switch 21 closes, which causes the calibrator U2 output circuit 4 and connecting the output of the thermoelectric converter of the metal temperature sensor 2 to the output of the matching unit 6.

Далее в микропроцессорном блоке 8 управлени  рассчитываютс  коэффициентNext, in the microprocessor control unit 8, the coefficient is calculated

усилени  и величина смещени  нулевого уровн  согласующего блока 6 по следующим зависимост м:the gain and zero offset magnitude of matching unit 6 according to the following dependencies:

2020

k(Ua1 -Ua2)/(Ui-U2),k (Ua1 -Ua2) / (Ui-U2),

Uo Ual+Ua2-k(Ul+U2)/2,Uo Ual + Ua2-k (Ul + U2) / 2,

где k - коэффициент усилени ;where k is the gain;

Uai - величина выходного напр жени  согласующего блока при подключении к его входу первого выхода калибратора, В;Uai is the magnitude of the output voltage of the matching unit when the calibrator first output is connected to its input, V;

Ua2 величина выходного напр жени  согласующего блока при подключении к его входу второго выхода калибратора, В;Ua2 is the value of the output voltage of the matching unit when connected to its input the second output of the calibrator, V;

Up - величина смещени  нулевого уровн  согласующего блока на его выходе, В;Up is the offset value of the zero level of the matching unit at its output, B;

Ui - величина напр жени  первого источника опорного напр жени  калибратора,Ui is the voltage value of the first calibrator reference voltage source,

В; ,,AT; ,,

U2 - величина напр жени  второго источника опорного напр жени  калибратора, В.U2 is the magnitude of the voltage of the second calibrator reference voltage source, V.

Далее по сигналу из микропроцессорного блока 8 управлени  переключаетс  транзисторный ключ релейного переключател  22 и сигнал с термоэлектрического преобразовател  11 датчика 3 температуры окружающей среды коммутируетс  на входFurther, the signal from the microprocessor control unit 8 switches the transistor switch of the relay switch 22 and the signal from the thermoelectric converter 11 of the sensor 3 of the ambient temperature is switched to the input

согласующего блока б. Сигнал с выхода согласующего блока 6, пропорциональный температуре окружающей среды, поступает в микропроцессорный блок 8 управлени , где осуществл етс  поправка дл  компенсации термоЭДС холодных концов термоэлектрического преобразовател  датчика 2 температуры металла. Процедура калибровки в реальном времени продолжаетс  не более 2-3 с, что практически не вли ет наmatching block b. The output signal from the matching unit 6, proportional to the ambient temperature, enters the microprocessor control unit 8, where a correction is made to compensate for the thermoEMF of the cold ends of the thermoelectric converter of the metal temperature sensor 2. The real-time calibration procedure lasts no more than 2–3 s, which has almost no effect on

длительность полного цикла замера. Причем калибровка позвол ет устранить различные дестабилизирующие факторы (температурный дрейф, старение радиоэлементов и т.д.), привод щие к изменению метрологических характеристик согласующего блока 6, кроме того, в процессе калибровки полученные значени  коэффициента усилени  k и смещени  нулевого уровн  Uo сравниваютс  с нормализованными и в случае существенного отличи , вызванно- го отказом радиоэлементов устройства, формируетс  диагностическое сообщение на дисплее и дальнейша  работа устройства блокируетс . Таким образом, процедура калибровки позвол ет повысить достовер- ность показаний устройства. В случае нормального прохождени  калибровки на дисплее 9 выдаетс  сообщение о готовности, что  вл етс  сигналом к началу погружени  сменного блока датчика 2 температуры ме- талла в ванну сталеплавильного агрегата. Одновременно с этим в коммутаторе 5 включаетс  релейный переключатель 24 и через его нормально разомкнутые контакты термопреобразователь датчика 2 температуры металла подключаетс  к входу согласующего блока 6 и в микропроцессоре 31 начинает выполн тьс  программа аналого-цифрового преобразовани  методом последовательного приближени . Код АЦП св зан с величи- ной термоЭДС следующим соотношением:the duration of the full measurement cycle. Moreover, calibration allows eliminating various destabilizing factors (temperature drift, aging of radio elements, etc.), leading to a change in the metrological characteristics of matching unit 6, moreover, during the calibration process, the obtained values of the gain factor k and zero offset Uo are compared with normalized values and in the event of a significant difference caused by the failure of the device’s radio elements, a diagnostic message is generated on the display and the further operation of the device is blocked. Thus, the calibration procedure allows to increase the reliability of the device readings. In the case of normal calibration passing, a readiness message is displayed on the display 9, which is a signal to the beginning of the immersion of the replaceable block of the sensor 2 of the temperature of the metal in the bath of the steelmaking unit. At the same time, the switch 5 is turned on in the switch 5, and through its normally open contacts the thermocouple of the metal temperature sensor 2 is connected to the input of the matching unit 6 and the analog-to-digital conversion program starts to be executed in the microprocessor 31. The ADC code is related to the thermopower value as follows:

A+Uo,  A + Uo,

где Уэдс - термоЭДС датчика температуры металла, мВ;where Weds is thermoEMF of metal temperature sensor, mV;

k - коэффициент усилени ;k is the gain;

Uo - величина смещени  нулевого уровн , мВ;Uo is the zero level offset, mV;

А - код АЦП.A - ADC code.

Рассчитанна  по вышеприведенной формуле термоЭДС  вл етс  исходной величиной дл  определени  температуры металла в соответствии с номинальной статистической характеристикой.The thermopower calculated using the above formula is the initial value for determining the metal temperature in accordance with the nominal statistical characteristic.

Расчет температуры производитс  с помощью метода кусочно-линейной аппроксимации .The temperature is calculated using the piecewise linear approximation method.

Расчетное значение температуры металла Т сравниваетс  с нижней точкой изме- р емого диапазона температур 1300°С. Если Т меньше, то вышеописанные действи  повтор ютс , начина  с АЦП, если же Т больше, то устройство переходит из режима ожидани  в режим измерени , в процессе которого выполн ютс  следующие операции .The calculated temperature of the metal T is compared with the lower point of the measured temperature range of 1300 ° C. If T is less, then the above actions are repeated, starting with the ADC, if T is more, the device changes from idle mode to measurement mode, during which the following operations are performed.

Рассчитанна  температура провер етс  на принадлежность измер емому диапазону: 1300°С Т 1800°С.The calculated temperature is checked as belonging to the measurable range: 1300 ° C to 1800 ° C.

Если Т 1300°С и врем  т, прошедшее с начала измерени  т 3 с, то на дисплей устройства выдаетс  сообщение о коротком замере, дальнейший процесс измерени If T is 1300 ° C and the time t elapsed from the beginning of the measurement is 3 s, then a short measurement message is displayed on the display of the device, the further measurement process

блокируетс  и устройство переходит в режим ожидани  установки сменного блока датчика 2 измерени  температуры металла. Такое же действие выполн етс , если Т 1800°С, и на дисплей выдаетс  сообщение о превышении верхней границы измер емого диапазона. Если же Т принадлежит диапазону 1300°С Ј Т Ј 1800°С, то его значение записываетс  в оперативно-запоминающее устройство и отображаетс  на экране диспле .is locked and the device enters the standby mode of installation of the replaceable block of the sensor 2 for measuring the temperature of the metal. The same action is performed if T is 1800 ° C and a message is displayed on the display that the upper limit of the measured range is exceeded. If T belongs to the range of 1300 ° C Ј T Ј 1800 ° C, then its value is recorded in the random access memory and displayed on the display screen.

Если Т 1300°С и г 3 с, то процесс измерени  считаетс  законченным и устройство переходит к процессу обработки термограммы, записанной в ОЗУ во врем  замера. Суть обработки сводитс  к поиску на термограмме пологого участка, соответствующего стабилизации показаний датчика 2 температуры металла. Если пологий участок не найден, то на дисплей устройства выдаетс  сообщение о плохом замере, если найден, то на экран диспле  выдаетс  значение температуры Т на этом участке, которое соответствует температуре металла, кроме того, это значение запоминаетс  дл  дальнейшего использовани  при расчете окисленности металла.If T is 1300 ° C and r 3 s, then the measurement process is considered complete and the device proceeds to the processing process of the thermogram recorded in RAM during the measurement. The essence of processing is reduced to a search on the thermogram of a flat area corresponding to the stabilization of the readings of the metal temperature sensor 2. If a shallow area is not found, a poor measurement message is displayed on the device display, if found, the temperature value T in this area, which corresponds to the metal temperature, is displayed on the display screen, in addition, this value is memorized for further use in calculating the metal oxidation.

После этого устройство переходит к ожиданию сигнала с датчика 1 окисленности металла, дл  чего в комутаторе 5 производитс  изменение состо ни  релейных переключателей 24 и 25. Релейный переключатель 24 выключаетс , а релейный переключатель 25 включаетс , в результате чего сигнал с датчика 1 окисленности металла прикладываетс  к входу согласующего блока 6,After that, the device proceeds to wait for a signal from the metal oxidation sensor 1, for which switch 5 changes the state of the relay switches 24 and 25. The relay switch 24 turns off and the relay switch 25 turns on, causing the signal from the metal oxidation sensor 1 to be applied to the input of the matching unit 6,

До погружени  датчика 1 окисленности металла в жидкий металл сигнал с датчика 1 отсутствует, после погружени  в металл на его выходе по вл етс  ЭДС, величина которой определ етс  в микропроцессорном блоке 8 управлени  по зависимостиBefore immersion of metal oxidation sensor 1 in liquid metal, the signal from sensor 1 is absent; after immersion in its metal, an emf appears at its output, the value of which is determined in microprocessor control unit 8 according to

A+Uo,  A + Uo,

где Е - величина ЭДС на выходе датчика окисленности металла при погружении его в металл. В;where E is the EMF value at the output of the metal oxidation sensor when it is immersed in the metal. AT;

k - коэффициент усилени  согласующего блока 6.k is the gain of the matching unit 6.

Uo смещение нулевого уровн  согласующего блока 6, В;Uo zero offset of matching unit 6, V;

А - код аналого-цифрового преобразовател .A - analog-to-digital converter code.

При выполнении услови  Е 50mv устройство переключаетс  в режим измерени  ЭДС с датчика 1 окисленности металла, алгоритм измерени  ЭДС в целом похож наWhen the condition E 50mv is fulfilled, the device switches to the EMF measurement mode from the metal oxidation sensor 1, the EMF measurement algorithm is generally similar to

алгоритм измерени  температуры металла. Отличие заключаетс  в диапазоне измерени  50mv JЈ Е :S 800mv и отсутствии процедуры кусочно-линейной аппроксимации, так как запись измер емых значений в ОЗУ происходит непосредственно в милливольтах. После подъема датчика 1 окисленности металла из металла ЭДС на его выходе исчезает и устройство переходит к обработке, потенциограммы, записанной во врем  измерени  в ОЗУ. Результатом обработки  вл етс  усредненное значение ЭДС, расположеннх на пологом участке, соответствующем стабилизации показаний датчика окисленности металла. Измеренное значение ЭДС Е выдаетс  на соответствующую строку диспле  9 и запоминаетс  дл  непосредственного вычислени  окисленности:metal temperature measurement algorithm. The difference lies in the measuring range 50mv JЈE: S 800mv and the absence of the piecewise linear approximation procedure, since the measurement of measured values in RAM occurs directly in millivolts. After raising the sensor 1 of the oxidation of a metal from a metal, the EMF disappears at its output and the device proceeds to processing the potentiograms recorded during the measurement in RAM. The result of processing is the average value of the EMF located on a gentle area, corresponding to the stabilization of the readings of the metal oxidation sensor. The measured EMF value E is output to the corresponding line of display 9 and is remembered to directly calculate the oxidation:

(2.685 10 .087 Е + 5661 Т+273(2.685 10 .087 Е + 5661 Т + 273

))

где ао - активность кислорода в стали, % по массе;where ao is the oxygen activity in steel,% by mass;

Е - величина ЭДС датчика окисленности металла, mv;E - the value of the EMF sensor metal oxidation, mv;

Т - температура металла, °С.T - metal temperature, ° C.

Рассчитанное значение а0 выдаетс  на соответствующую строку диспле  9 и, кроме того, выдаетс  через большую интегральную схему последовательного интерфейса 34 микропроцессорного блока 8 управлени  на печать блока 10 цифропечати. После чего устройство переходит в исходное состо ние .The calculated value of a0 is output to the corresponding line of the display 9 and, in addition, is output via the large integrated circuit of the serial interface 34 of the microprocessor control unit 8 to print the digit printing unit 10. After that, the device returns to its original state.

Как показали испытани  предлагаемое устройство позвол ет определ ть окислен- ность металла наиболее близко к истинному его значению.As tests have shown, the proposed device makes it possible to determine the metal oxidation most closely to its true value.

В таблице приведены значени  окисленности металла, определенные с помощью устройства-прототипа и предлагаемого устройства на характерных замерах окисленности металла в сталеразливочном ковше при различных значени х температуры окружающей среды на рабочей площадке.The table shows the metal oxidation values determined using the prototype device and the proposed device using typical measurements of the metal oxidation in the casting ladle at various ambient temperatures at the working site.

Из таблицы видно, что значени  окисленности металла, определенные посредством устройства-прототипа, значительно отличаютс  от истинных.The table shows that the metal oxidation values determined by the prototype device are significantly different from the true values.

Среднеквадратичные значени  отклонений фактического значени  окисленностиRMS values of deviations of the actual oxidation value

металла, определенные с помощью устройства-прототипа на 212 плавках, составили 0,0084%, а с помощью предлагаемого устройства на этом же массиве плавок - 0,00046%.metal, determined using the device of the prototype on 212 heats, amounted to 0.0084%, and using the proposed device on the same array of heats - 0.00046%.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет определить значение окисленности металла наиболее близко к его истинному значению, а за счет более высокой точности определени  окисленности металла снижаетс  расход ферромарганца, присаживаемого в ковш.Thus, the proposed device makes it possible to determine the value of the oxidation of a metal closest to its true value, and due to a higher accuracy of determining the oxidation of the metal, the consumption of ferromanganese, which sits in the ladle, is reduced.

2020

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Устройство дл  определени  окисленности металла, содержащее датчик окисленности металла, датчик температуры металла и согласующий блок, отличающеес A device for detecting metal oxidation, comprising a metal oxidation sensor, a metal temperature sensor and a matching unit, characterized by тем, что, с целью повышени  точности определени  окисленности металла, в него введены калибратор, датчик температуры окружающей среды, коммутатор, блок контрол  коммутации входных датчиков, микропроцессорный блок управлени , дисплей и блок цифропечати, причем выходы датчика окисленности металла, датчика температуры металла, два выхода калибратора, датчика температуры окружающей среды, а такжеIn order to increase the accuracy of metal oxidation determination, a calibrator, an ambient temperature sensor, a switch, an input sensors switching control unit, a microprocessor control unit, a display and a digital printing unit, and two metal oxidation sensor outputs, are entered into it output of the calibrator, ambient temperature sensor, and первый выход микропроцессорного блока управлени  подсоединены соответственно к первому - шестому входам коммутатора, первый выход которого через согласующий блок подсоединен к первому входу микропроцессорного блока управлени , к второму входу которого подсоединен второй выход коммутатора через блок контрол  коммутации входных датчиков, выход диспле  подсоединен к третьему входу микропроцессорного блока управлени , второй и третий выходы которого подсоединены соответственно к входам диспле  и блока цифропечати .The first output of the microprocessor control unit is connected respectively to the first - sixth inputs of the switch, the first output of which is connected to the first input of the microprocessor control unit through the matching unit, to the second input of which the second output of the switch is connected through the control block of switching sensors, the display output is connected to the third input of the microprocessor control unit, the second and third outputs of which are connected respectively to the inputs of the display and digital printing unit. ЧУChu fOfO Фсге.. /Fsge .. / оо см со г- со гь}Oo, see with g-with gb} о  about 1НЙ1NY г;g; ii оabout пP NJ- «бNJ- “b ИAND
SU904853075A 1990-07-18 1990-07-18 Device for determining metal oxidation SU1737328A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904853075A SU1737328A1 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Device for determining metal oxidation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904853075A SU1737328A1 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Device for determining metal oxidation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1737328A1 true SU1737328A1 (en) 1992-05-30

Family

ID=21528670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904853075A SU1737328A1 (en) 1990-07-18 1990-07-18 Device for determining metal oxidation

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1737328A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Устройство контрол окисленности стали УКОС-1. Техническое описание и инструкци по эксплуатации, код ОКП 42 1522. М.: 1989. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR900000822B1 (en) Electronic thermometer
US5259389A (en) Electronic clincal thermometer
US4878184A (en) Electronic thermometer with predicting means
JPS62165132A (en) Electronic clinical thermometer
US5142898A (en) Method for operating a measuring arrangement for detecting the component of combustible gases in a gas mixture
US4276768A (en) Relates to apparatus for measuring the dew point
SU1737328A1 (en) Device for determining metal oxidation
JPS6036023B2 (en) Method and apparatus for signal measurement and display control
JPS54107374A (en) Electronic clinical thermometer
AU659809B2 (en) Electronic clinical thermometer
GB2036339A (en) Measuring dew point
US4833689A (en) Electronic clinical thermometer
US4008617A (en) Electronic thermometer and method
SU1673939A1 (en) Apparatus for determining carbon content in metal
RU1781307C (en) Device for determining carbon in metal
JP3788327B2 (en) Electronic balance
JPH0432341B2 (en)
JPH0755583A (en) Electronic clinical thermometer
SU1049794A1 (en) Device for measuring moisture content
JPH0351725Y2 (en)
JP2518125B2 (en) Electronic balance
SU1030670A1 (en) Thermoconverter thermal lag index determination method
JPS62156530A (en) Electronic clinical thermometer
JPS57200817A (en) Device for measuring injection amount of injection pump
JPS639829A (en) Electronic clinical thermometer capable of short-time measurement